页岩气扩散实验与数学模型

发布时间：2020-12-31 16:27

　　在地层条件下,页岩气流动状态受多尺度效应影响,包含黏性流、扩散流以及滑脱流等,气体的产出是多种机制协同作用的结果,前人提出的扩散模型已不能准确地描述页岩气在基质中的扩散行为。为了定量表征页岩气扩散能力的影响因素,揭示气井在全生命周期开发过程中的流动规律以及对产能的影响,利用自主研发的高温高压近平衡态实验系统,开展了页岩气在0～1 MPa微压差条件下的流动实验,并提出一种综合考虑渗透率、温度与压力的扩散系数计算方法,成功地运用于川南地区五峰组-龙马溪组页岩中,指出该地区优质储层扩散产量成为主控因素时临界开发压力为4.5 MPa,对于页岩气井产能评价以及扩散能力的表征有重要的意义。通过实验结果与理论分析表明,扩散在高温、低渗、低压力条件下会有更高的分配系数,考虑了基质渗流能力的扩散系数模型能更好地运用在实际流动中,忽略扩散的影响将对产能计算带来较大误差。 

【文章来源】：天然气地球科学. 2020年09期 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

实验装置

为了真实模拟气体在地层中的流动情况，使用浓度为99.99%的甲烷气作为渗流介质，并按照图2所示连接实验流程，将3组相同的流程放入页岩高温渗流实验系统的烘箱中，以同时进行3组不同渗透率岩心的实验，实验步骤如下：(1)测量岩心基础物性参数，放入烘箱烘干备用。(2)对系统进行气密性检查，确认良好后加入岩心。(3)控制围压与流程压力至实验要求水平。(4)启动烘箱，将温度设定为实验温度，静置流程至压力稳定时，打开阀门V2、V3，实验开始。(5)当左右两端传感器示数差值不变时，实验结束，关闭烘箱。实验参数设计如表2所示。

根据实验所得压力—时间数据对岩心流动情况进行分析，由式（3）、式（6）、式（7）分别计算得到实验中的总流量、黏性流量与扩散流量，如图5所示。图4 60℃下岩心两端压力与时间关系

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于绝对吸附量的页岩吸附CH4和CO2的热力学特征[J]. 薛培,祁攀文,杨添麒,孙德瑞,张丽霞,高栋臣.  山东科技大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]全球油气资源潜力与分布[J]. 童晓光,张光亚,王兆明,温志新,田作基,王红军,马锋,吴义平.  石油勘探与开发. 2018(04)
[3]页岩气渗流机理研究进展及发展趋势[J]. 杜殿发,赵艳武,张婧,刘长利,唐建信.  西南石油大学学报(自然科学版). 2017(04)
[4]页岩气滑脱、扩散传输机理耦合新方法[J]. 李亚雄,刘先贵,胡志明,高树生,端祥刚,常进.  物理学报. 2017(11)
[5]页岩储层基质气体扩散能力评价新方法[J]. 李武广,钟兵,杨洪志,杨学锋,胡志明,陈满.  石油学报. 2016(01)
[6]页岩气开发机理和关键问题[J]. 张东晓,杨婷云,吴天昊,李想,赵俊良.  科学通报. 2016(01)
[7]考虑吸附、滑脱和自由分子流动效应的页岩基质渗透率计算模型[J]. 曹成,李天太,刘刚,高潮,王宇.  西安石油大学学报(自然科学版). 2015(05)
[8]页岩储层渗透率数学表征[J]. 糜利栋,姜汉桥,李俊键,田野.  石油学报. 2014(05)
[9]考虑表面扩散作用的页岩气瞬态流动模型[J]. 盛茂,李根生,黄中伟,田守嶒.  石油学报. 2014(02)
[10]页岩气扩散系数和视渗透率的计算与分析[J]. 王瑞,张宁生,刘晓娟,吴新民,闫健.  西北大学学报(自然科学版). 2013(01)

博士论文
[1]页岩气藏孔渗特征与微观渗流机理研究[D]. 李智锋.中国地质大学(北京) 2013

硕士论文
[1]页岩气微观运移规律与流动机理研究[D]. 董萱.中国矿业大学 2019
[2]页岩气在多孔介质中的流动规律研究[D]. 刘禹.东北石油大学 2014



本文编号：2949943